Молекулярне фермерство також молекулярний фармінг (), біофармінг ( від pharma — фармація та farming — фермерство) — напрям біотехнології, який полягає у введенні генів, що кодують цільові рекомбінантні білки або біофармацевтичні речовини (антитіла, вакцини, ферменти), у рослини, тварини чи інші організми.
Історія Молекулярне фермерство виникло на межі 1980–1990-х років завдяки розвитку методів генної інженерії.
У 2012 році було вперше схвалено біопрепарат молекулярного фермерства для застосування у людей — фермент таліглюцераза альфа (торговельна назва Elelyso). Цей рекомбінантний аналог людської бета-глюкоцереброзидази розроблено компанією Protalix BioTherapeutics для ферментозамісної терапії хвороби Гоше — рідкісної лізосомної хвороби накопичення.
Використання рослин
Перші дослідження стосувалися одержання трансгенних рослин, таких як рис (Oryza sativa), морква (Daucus carota), картопля (Solanum tuberosum), кукурудза (Zea mays), томати (Solanum lycopersicum), тютюн (Nicotiana benthamiana, Nicotiana tabacum), ряска (Lemna sp.), із вбудованими генами, що кодують фармацевтичні білки — вакцинні антигени (зокрема для ), рекомбінантні антитіла для моноклональної терапії, життєво необхідні ферменти та препарати крові для лікування людей і тварин.
Найчастіше синтез цільового білка спрямовують у конкретні органели рослинної клітини, наприклад, хлоропласти. Головною перевагою використання рослин є їхня здатність до посттрансляційної модифікації білків, необхідної для їхнього правильного згортання, стабільності та біологічної активності. Прикладом є отримання рослинних моноклональних антитіл із характерним для людини N-глікозилюванням, що важливо для зменшення імуногенності та зростання терапевтичного ефекту. Крім того, створення біолюмінесцентного штаму (AgroLux), який використовує ферменти , дало змогу в реальному часі та неінвазивно відстежувати рівень експресії генів під час . Окрім Agrobacterium tumefaciens, високу здатність до перенесення ДНК мають A. rhizogenes та .
Використання тварин Трансгенні тварини здатні синтезувати складні білки, що потребують характерних для ссавців посттрансляційних модифікацій, необхідних для їхньої терапевтичної ефективності. Секреція цих білків у доступні біологічні рідини та секрети (наприклад, молоко чи яєчний білок) або їхня накопичуваність у тканинах значно спрощує масштабування виробництва та очищення білків.
Відомим прикладом є — рекомбінантний антитромбін, отриманий із молока трансгенних кіз. Його застосовують для профілактики тромбозів у пацієнтів із спадковим дефіцитом цього білка.
Трансгенні корови здатні продукувати у молоці значну кількість терапевтичних білків, зокрема людських антитіл.
Терапевтичні білки отримують і з яєць трансгенних курей. Завдяки простоті збору та обробки яєць цей спосіб є неінвазивним і легко масштабується.
Для виробництва невеликих обсягів терапевтичних білків використовують молоко кроликів. Короткий період вагітності та швидкий ріст тварин забезпечують стислі терміни виробничого циклу.
Обмеження та недоліки Суттєвими недоліками молекулярного фермерства є часто низький рівень виходу цільового білка, регуляторна невизначеність, занепокоєння щодо потенційної небезпеки трансгенних рослин для здоров'я людини та навколишнього середовища, культурні та релігійні заперечення проти вживання трансгенних рослин, що містять гени тварин, ненавмисне поширення трансгенів з культурних рослин на споріднені культури та дикі види (генетичне забруднення).
Див. також Рекомбінантна ДНК Золотий рис Біофармакологія Фітохімія Синтетична біологія Картахенський протокол про біобезпеку
Примітки
Посилання Pocket K No. 26: Molecular Farming — короткий огляд технології молекулярного фермерства від ISAAA